AI破译MRI，他们让儿童脑瘫诊断走向标准化
两千多年前，《黄帝内经》中提出“上医治未病”，即医术最高明的医生治疗还没有发生的病，是能够预防疾病的人。
如今，伴随着科技的发展和进步，这句千年箴言正在赋予新的内涵。面对儿童致残首因——脑瘫的早期预警难题，西安交大一附院联合全国十余家医疗机构，基于常规磁共振成像（MRI），首次构建6月龄至2岁婴幼儿脑瘫风险智能预测模型，突破“确诊晚、干预迟”的临床困境。
相关成果近日发表于《柳叶刀-开放科学》及《IEEE Trans Med Imaging》，为全球脑瘫早期防控提供切实可行的“中国方案”。
团队正在为患儿做MRI检查。受访者供图
零起步，构建数据库
这项研究的起源可追溯至2010年。当时，刚从香港大学完成博士后研究的杨健在导师指导下选择了脑发育方向。“在当时，婴幼儿的脑发育问题备受社会关注。”西安交通大学第一附属医院影像科教授杨健告诉《中国科学报》。
西安交大一附院作为一家综合性医院，当时尚未有脑发育专病的数据积累。“为保证研究顺利推进，我们每天利用午休两小时，为前来就诊的存在脑发育问题的婴幼儿提供核磁检查。”杨健坦言，婴幼儿MRI检查相比成人更具挑战，哭闹、体位移动等问题频发，“往往一个轻微动作就需重新扫描，但我们始终坚持了下来。”
随着基础数据的不断增加，15年间，团队先后获得国家科技部重点研发计划、国家自然科学基金等十余个重点项目的支持，研究方向也从最初的婴幼儿神经系统发育拓展至局灶性脑白质损伤。“通过对全国13家医院万余例脑发育数据的分析，我们发现点状脑白质损伤占比高达23%，进而决心深入探究其高发病率背后的机制。”杨健解释道。
患儿智能早期筛查。受访者供图
从人工评估到AI智能判读
目前医学界普遍认为，脑瘫防控关键在于早发现、早干预。传统诊断方法主要依赖医学影像和全身运动质量评估（GMs）。然而杨健指出，不同设备、不同医师的影像判读结果存在差异，“即便完成MRI扫描，基层医生也常难以确诊，患儿家属仍须辗转大医院，加重家庭与社会负担。”
影像诊断5个关键脑区。受访者供图
研究团队识别出内囊后肢、半卵圆中心皮质脊髓束、大脑脚、丘脑及豆状核五个脑区异常信号或萎缩，是脑瘫的五大独立预测因素。基于这一发现，他们创新构建视觉列线图模型，将复杂影像信息转化为直观的风险评分，使风险概率一目了然。
“婴幼儿全身自发运动评估虽是国际公认方法，但技术门槛高。以往我科需派医护人员至复旦大学附属儿科医院进修半年以上，并经大量临床实践才能合格操作，导致掌握该技术的专业人员极为稀缺。”西安交大一附院新生儿科主任周熙惠表示。
为此，杨健团队联合西安交通大学机械学院教授徐光华团队，研发了基于人工智能的视频评估系统。家长仅用手机拍摄婴儿自然活动视频并上传至小程序，后台AI即可自动分析并输出风险评估结果，实现脑瘫早期筛查。“该系统基于我们上千例病例大数据训练而成，有助于在偏远地区推进标准化诊断，消除地域和医院级别差异。”杨健表示，目前该技术正处于验证阶段，团队期望尽快向全国推广。
团队成员、西安交通大学第一附属医院影像科副研究员李贤军补充说，若患儿通过小程序初筛显示风险，可至就近医院进行核磁检查，基层医生通过比对团队开发的视觉列线图模型即可快速完成诊断验证。“该模型已在全国13家医疗单位的383名患儿中完成验证，预测精度达95%，在预测准确性、临床适用性及基层适配性方面均表现优异。”
团队对新生儿MRI检查前准备。受访者供图
攻坚技术难题，推动基层早诊早治
回顾攻关历程，杨健表示最大的困难在于婴幼儿脑区图像的分割与处理。成人脑区分割已有成熟软件支持，但婴幼儿脑白质对比度低、发育变化大，传统方法常无法精准识别。“我们与上海科技大学教授沈定刚等国内顶尖团队合作，历时十年才突破关键技术。”
此外，2024年团队对来自全国多家医院的1200多例脑瘫儿童MRI数据，与联影智能石峰团队进行标准化处理，包括深度学习超分处理和影像分类，以构建高质量训练集。
目前，团队正致力于脑瘫智能诊断的深入研究，重点攻关图像分割、病灶检测与三维重建技术。在实验室中，一套智能调控机械臂系统格外引人注目。据团队成员、西安交通大学第一附属医院主治医师卞益同介绍，该系统可在影像分析基础上定位脑部特定靶点，通过精准刺激靶点实现干预康复。“连续干预一个月后，患儿脑神经纤维连接可发生重塑，康复效果显著，这为我们带来很大信心。”卞益同表示，目前该设备已完成医院医务部备案，进入临床应用阶段。
十五年研究中，团队始终坚持长期随访，关注患儿入学情况、学习能力及生活自理水平。“随访既有助于掌握康复效果，也能帮助团队为经济困难家庭申请减免项目，切实助力患儿康复。”杨健说。
人脑复杂而神秘，脑瘫防控仍面临诸多挑战。团队未来目标是通过智能诊断技术的持续优化，不断提升脑瘫早期诊断准确率，并推动其在基层广泛应用。
“6个月内儿童脑瘫诊断属早期诊断。越早诊断，患儿异常运动模式和姿势尚未固化，干预效果越好——这正是我们努力的方向。”杨健总结道。
相关论文信息：https://doi.org/10.1109/TMI.2025.3575084
https://doi.org/10.1016/j.eclinm.2025.103364
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